EDA技術在數字電子技術實驗中學的應用

曾永升

摘要：EDA技術即為電子設計自動化，它與傳統的數字電子技術不同，通過計算機進行實驗仿真，不僅能夠實現電路實驗，而且不會受到時間、儀器的限制。文章分析了EDA技術在數字電子技術實驗中的應用，通過與傳統實驗模式的對比，能夠得出EDA技術應用的優勢所在。

關鍵詞：EDA技術；數字電子技術；實驗中學；電子設計自動化；計算機；電路實驗 文獻標識碼：A

中圖分類號：G632 文章編號：1009-2374（2016）15-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.022

1 概述

數控機床是當代加工精度最高的設備，在整個制造業中運用最廣泛。采用宏程序編程能加工幾何形狀比較復雜的零件，尤其是具有列表曲線、非圓曲線和曲面的不規則零件，如此能更高效地利用數控系統的性能，提高數控機床的生產效益。宏程序編程是根據加工零件圖形輪廓規律運用數學公式、參數方程、微積分方程等有關數學知識利用基本計算方法來編寫加工程序，解決實際工程問題。抓住圖形輪廓規律，巧妙運用數學公式，靈活地運用好變量，可使宏程序編寫得更靈活簡便。宏程序編程千變萬化，但萬變不離其宗，掌握零件輪廓規律及其數學公式，就掌握了宏程序編程的方法。

2 宏程序

宏程序在制造業中運用廣泛、實用性大，在宏程序的編寫過程中能將數學定理、公式、微積分方程等相關知識點很好地運用到程序中，宏程序也是利用最基本的數學運算方法去解決實際工程制造問題的方法。宏程序編程變化靈活，可以活學活用，掌握零件輪廓特征和規律是宏程序編程的關鍵。利用數學知識，靈活運用變量，可以實現多種編程方法解決實際問題。

2.1 宏程序定義

使用宏變量編寫出來的程序叫宏程序。編寫一般的程序時，程序地址符后為常量，一個程序只能加工一個固定形狀的零件，適用范圍狹小。宏變量就是宏程序地址符后的變量，宏變量的改變可以運用賦值語句改變賦值的方法實現，使宏程序具有一般程序不能實現的通用性。合理調用子程序語句、配合循環語句和分支語句，可以編寫出各種復雜零件、不規則曲面的加工程序。

2.2 宏程序的特點

宏程序和一般數控程序的主要區別在于能支持變量、運算及程序的流程控制。

2.3 宏程序的使用過程

使用宏程序時，首先要對參數變量進行賦值，其次對各個參數變量關系進行運算，最后通過邏輯判斷達到控制程序跳轉，達到對程序的控制。

2.4 宏程序指令格式（以FANUC 0i系統為例）

變量：就是取值能變化的量。當指定一個變量時，要在符號（#）的后面指定變量號。不能像通用程序語言那樣給變量起名字。[例如]#1。

表達式也可用來指定變量號，但此時必須要將表達式放在方括號里面。[例如]#[#1+#2-10]。

運算命令：變量之間可以進行下列運算。右邊的表達式可通過常數、變量、函數和算符結合。表達式中的變量#j和#k可用常數替代，另外也可以將表達式使用于左邊表達式的變量號中。

運算符：包括算術運算符、條件運算符和邏輯運算符等。每個算符由兩個字母組成，用來比較兩個值，決定它們是否相等或一個值比另一個值小或大。

注意：不能用不等號。

循環語句：由循環判斷語句、循環體和結束語

組成。

IF[〈條件表達式〉]GOTOn：如果指定的條件表達式滿足，則轉移到序列號為n的語句；如果條件表達式不滿足，程序執行下一程序塊。

循環（WHILE語句）：在WHILE后指定條件表達式。如果當指定的條件表達式滿足時，程序從DO執行到END。如果指定的條件表達式不滿足，程序執行END后面的程序塊。

備注：當指定的條件表達式滿足時，執行WHILE后，程序從DO執行到END。如果指定的條件表達式不滿足，程序執行與DO對應的END后面的程序塊。條件表達式和算符與IF語句相同。DO和END后面的數值是指定執行范圍的識別號，可用1、2、3作為識別號。

識別號（1～3）在DO～END循環中可多次使用，使用時注意程序中不能含有交叉循環。

3 橢球面方程及其參數方程

在空間直角坐標系下：

由式（1）所表示的曲面叫做橢球面或稱橢圓面，其中a、b、c為任意正常數，通常假定a≥b≥c>0。該方程叫做橢球面的標準方程。

假設橢球面上任意一點P（x，y，z）如圖1（a），設式（1）中a>b>c。如圖1（b）所示，以O為球心，分別以a、b、c為半徑作三個同心球，從O任引射線ON，設分別交三球面于A、B、C，則OA=a、OB=b、OC=C，將射線ON向XOY平面投影，設A、B、C的射影分別為A′、B′、C′，設∠ZON= ，∠XON=φ，過A′、B′分別作A′A1⊥XO、B′B1⊥XO，過A作平面⊥X軸，過B作平面β⊥Y軸，過C作平面γ⊥Z軸，設三平面交于一點P（x，y，z），則有：

4 應用實例

加工一個凸橢球，橢球的長半軸軸長為25mm，短半軸長為15mm，橢球高10mm，要求使用宏程序編寫凸橢球加工的程序。

4.1 橢球加工思路

在橢球面高度范圍內（0～10mm）垂直Z軸將橢球分為N份，所得所有截面與X0Y平面平行，截面與橢球相交曲線為橢圓，此橢圓軌跡可利用宏程序進行加工都與XY軸平行，N值越大加工效果越接近橢球形狀的，加工精度越高。

4.2 選取宏變量

宏程序編制根據零件規律靈活選取宏變量是關鍵，選取宏變量不同，加工程序編寫方法就不同。利用橢球面高度范圍內（0～10mm）垂直Z軸將橢球分為N份加工凸橢球宏變量選取有兩種：一種是等距法，將橢球面高度平均分為N等份，這種方法計算每份Z軸坐標較繁瑣；另一種方法是等角度法，所分橢球截面曲線同一方向與橢球心夾角相等，都為 ，如圖2所示。這種方法剛好套用得上橢球面的參數方程，計算Z軸坐標方便，所以加工凸橢球選用等角度法取宏變量，由上往下加工，采用了等角度增量，確保凸橢球各加工部位保持加工精度一致。根據凸橢球的參數方程可知，每增加一個轉角 （0≤θ≤90°），就能計算出節點坐標P（x，y，z），P點的軌跡z=f（x）就是一個橢圓垂直Z軸的截面。增加的 越小，加工凸橢球的精度越高，表面粗糙度越好。

4.3 加工程序

5 結語

宏程序編程其關鍵在于宏變量的選取，選取不同的宏變量，編寫的方法也不相同。編程時，要根據零件的結構特征，分析零件所需加工表面的幾何關系，運用數學公式推導出所選參數宏變量間的關系。有效利用零件輪廓規律及其數學公式編寫宏程序，大大提高了手工編寫宏程序效率，解決了手工編寫某些復雜零件、不規則曲面加工程序難題。

參考文獻

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作者簡介：何祥財（1981-），男，廣西賀州人，上汽通用五菱汽車股份有限公司助理工程師，研究方向：汽車發動機制造設備維修。

（責任編輯：蔣建華）